US8000001(B2) 2011/08/16 Method of forming polymeric microarray support

Abstract:
The invention comprises a polymeric microarray support (1) for an optical assay arrangement (2) comprising optical means (3, 4, 6) for detection of light emitted from the support.
本発明は、支持体から放出される光を検出するための光学手段(3、4、6)を有する光学測定装置(2)ポリマーマイクロアレイ支持体(1)を含む。
The microarray support is provided with microfeatures comprising a surface enlarging pattern (5), i.e. grooves having a selected depth (8).
マイクロアレイは、支持体表面の拡大パターン(5)、選択された深さ(08)を有する、すなわち溝を含むmicrofeaturesが設けられている。
The depth is selected such that the sum of the depth and of the variations in the thickness (7) of the support substantially corresponds to the depth of focus of the optical means.
深さは深さと支持体の厚さのばらつき(7)の和が実質的に光学手段の焦点深度に対応するように選択される。
Claims:
The invention claimed is: 1.
クレームされた発明は、次のとおりです1。
A method of forming a polymeric microarray support for an optical assay arrangement, said optical assay arrangement comprising an optical detection instrument having a depth of focus for detecting light emitted from said support, wherein said polymeric microarray support comprises a polymeric support surface, wherein the thickness of said polymeric support surface varies over the area of said support surface by a thickness variation value, the forming method comprising the steps of:
光学測定配置のためのポリマーマイクロアレイ支持体を形成する方法は、から出射された光を検出するための焦点深度を有する光検出装置を含む光学測定装置は支持体の前記、前記ポリマーマイクロアレイ支持体の厚さを有し、ポリマー支持面を含み、前記中には、ポリマー支持面が厚み変動値が、以下の工程を含む成形方法によって支持体表面の前記領域にわたって変化する前記:
determining the depth of focus of said optical detection instrument;
の焦点深度を決定する光検出装置と;
determining the thickness of said support and said thickness variation value;
の厚さを決定する支持体と前記厚さの変動値は、前記
forming said support with microfeatures comprising grooves arranged to have a depth;
成形深さを有するように配置された溝を含むmicrofeatures有する支持する工程;
selecting a depth for said grooves in said support surface based on the determined depth of focus of said optical detection instrument and thickness of said support wherein the sum of the depth for said grooves and said thickness variation value of said polymeric support surface substantially corresponds to said depth of focus of said optical detection instrument in order to reduce noise; and
のための深さを選択することで溝の焦点の決定された深さに基づいて、支持面の光学検出器と厚さが前記前記ための深さの合計が溝前記の厚み変動値は、ポリマー支持面が実質的に前記に対応する前記請求サポートの焦点深度は、ノイズを低減するために、光検出装置を前記ステップと
attaching probe molecules to said polymeric support surface to form binding sites formed by probe molecules attached to said polymeric surface wherein for said selecting step, the thickness of the support is measured prior to the selection of the depth of said grooves.
にプローブ分子を付着する工程を選択して、支持体の厚さは溝の前記深さを選択する前に測定されるためにに取り付けられたプローブ分子によって形成された結合部位を形成するためのポリマー支持表面は、ポリマー表面請求特徴とする。
2. The method according to claim 1, including the additional step of angling said grooves at a tilt angle ([alpha]) and wherein said polymeric microarray support comprises a polymeric support material; and
2。釣りのさらなる工程を含む、請求項1に記載の方法において、前記傾斜角溝([α])と前記ポリマーマイクロアレイ支持体はポリマー支持材料を含み、前記ステップと
angling said tilt angle ([alpha]) of the grooves relative to said support surface and to the refracting index of said polymeric support material to provide a desired reflectivity of said polymeric support surface.
釣りは、支持面との屈折率には、ポリマー支持面を前記の所望の反射率を提供するために、ポリマー支持材料の前記相対する溝の([α])傾斜角を述べた。
3. The method according to claim 1, including the step of rounding at least some of said grooves.
3。少なくともいくつかの丸めステップを含む、請求項1に記載の方法において、前記溝。
4. The method according to claim 1, including the step of forming at least some of said grooves with straight edges.
4。の少なくとも一部を形成する工程を含む、請求項1に記載の方法は、直線エッジを持つ溝を述べた。
5. The method according to claim 4, wherein said grooves form pillars.
5。請求項4に記載の方法において、前記溝は柱を形成すると述べた。
6. The method according to claim 5, including the step of providing said pillars with an additional layer, wherein the refractive index of said additional layer is selected to be larger than the refractive index of said support to achieve an optical waveguide.
6。提供するステップを含む、請求項5に記載の方法の屈折率は、前記付加的な層を有する柱、追加の層は、光導波路を達成するために、支持体を前記の屈折率よりも大きくなるように選択されると述べた。
7. The method according to claim 5, wherein said support comprises particles located between said pillars.
7。請求項5に記載の方法において、前記ピラーは、前記支持体との間に位置して、粒子を含むと述べた。
8. The method according to claim 1, including the step of forming said grooves in more than one direction on said support.
8。成形工程を含む、請求項1に記載の方法で複数の方向の溝がサポートを特徴とする。
9. The method according to claim 1, including the step of forming said grooves such that the distance between individual grooves on said support is constant.
9。成形工程を含む、請求項1に記載の方法で個々の溝の間の距離が支持体が一定であることを前記溝は、例えば述べた。
10. The method according to claim 1, including the step of forming said grooves such that the distance between individual grooves varies over the surface area of said support.
10。成形工程を含む、請求項1に記載の方法は、個々の溝の間の距離が、前記支持体の表面積にわたって変化すること溝かかるという。
11. The method according to claim 1, wherein said microfeature forming step further includes the step of forming an additional layer having a higher refractive index than that of the support material to achieve an optical waveguide.
11。請求項1に記載の方法において、前記マイクロフィーチャを形成するステップは、前記光導波路を達成するために、支持材の屈折率よりも高い屈折率を有する追加の層を形成する工程を含むことを特徴とする。
12. The method according to claim 11, including the step of selecting the thickness of said additional layer to provide a desired transparency of said support.
12。の厚さを選択するステップを含む、請求項11に記載の方法は、追加の層は、支持体を前記の所望の透明性を提供すると言わ。
13. The method according to claim 11, including the step of selecting the thickness of said additional layer to provide a desired reflectivity of said support.
13。の厚さを選択するステップを含む、請求項11に記載の方法は、追加の層は、支持体を前記の所望の反射率を提供すると言わ。
14. The method according to claim 1, including the step of forming a dielectric mirror as microfeatures of said support.
14。 microfeaturesのような誘電体ミラーを形成する工程を含む、請求項1に記載の方法において、前記支持体。
15. The method according to claim 1, including the step of forming a diffractive grating as a microfeature of said support, said method further including the step of superimposing said diffractive grating on at least a portion of said grooves.
15。支持体の前記マイクロフィーチャとして回折格子を形成する工程を含む、請求項1に記載の方法において、前記重畳するステップを含む方法は、少なくとも一部に回折格子の溝が前記特徴とする。
16. The method according to claim 1, including the step of providing said support with light absorbing pigments.
16。提供するステップを含む、請求項1に記載の方法は、光吸収性顔料と前記支持体。
Description:
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
関連出願の相互参照
This application is a U.S. national stage application of International application number PCT/SE2004/000761, filed May 18, 2004, which claims priority to Swedish Application Serial No. SE 0301470-1, filed May 20, 2003, both of which are hereby incorporated by reference in their entirety.
このアプリケーションは、ここに組み込まれている、どちらも2003年5月20日に提出スウェーデン出願番号SE 0301470から1、優先権を主張する2004年5月18日提出された国際出願番号PCT/SE2004/000761、米国の国内段階アプリケーションですその全体が参照により。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
発明の技術分野
The present invention relates to an improved polymeric microarray support for an optical assay arrangement, the microarray support provided with microfeatures comprising a surface enlarging pattern.
本発明は、光学測定配置は、表面拡大パターンを含むmicrofeaturesを備えたマイクロアレイをサポートするための改良されたポリマーマイクロアレイ支持体に関するものである。
The invention also relates to an optical assay arrangement comprising an improved polymeric microarray support provided with microfeatures comprising a surface enlarging pattern, and to a method of forming microfeatures comprising a surface enlarging pattern in a polymeric microarray support for an optical assay arrangement.
本発明はまた、表面拡大パターンを含むmicrofeaturesが設け改良ポリマーマイクロアレイ支持体を含む光学測定配置を、光測定配置のためのポリマーマイクロアレイ支持体における表面拡大パターンを含むmicrofeaturesを形成する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION
発明の背景
Various fields of research, such as functional genomics, basic life science research, drug discovery and clinical diagnostics, require studying of the molecular mechanisms of a sample, e.g. monitoring of different aspects of oligonucleotides, cDNA or protein interaction.
このような機能ゲノミクス、基礎生命科学研究、創薬、臨床診断などの研究の様々な分野では、分子サンプルのメカニズムは、オリゴヌクレオチドの異なる側面の例えばモニタリング、cDNAまたはタンパク質相互作用を研究する必要があります。
In order to study molecular mechanisms, a microarray-based assay can be used, e.g. an optical assay, such as a fluorescent or a phosphorescent binding assay.
分子機構を研究するために、マイクロアレイに基づくアッセイを使用することができ、例えば、蛍光または燐光結合アッセイなどの光学アッセイ、例えば。
An assay may be performed by a microarray of spots of probe molecules attached to distinct locations on a slide forming a support, the spots of probe molecules providing binding sites for the target molecules of the sample to be analyzed.
アッセイは支持体を形成し、スライド上の異なる場所に取り付けられたプローブ分子のスポットのマイクロアレイによって行うことができる、サンプルの標的分子に対する結合部位を提供するプローブ分子のスポットを分析する。
The diameter of the spots on a microarray support is typically between 50 micrometer and 300 micrometer and normally 100-150 micrometers, and the thickness of the spots are normally only a few micrometer and usually less than 10 micrometer.
マイクロアレイ支持体上のスポットの直径は、典型的には50マイクロメートル〜300マイクロメートル、通常は100〜150マイクロメートルの間であり、そしてスポットの厚みは、通常、わずか数マイクロメートル未満であり、通常10マイクロメートルである。
When a sample, containing e.g. fluorescent-labeled targets, is brought in contact with the spots on the microarray support, the target molecules in the sample is allowed to hybridize with the probe molecules of the spots.
サンプルは、例えば、蛍光標識された標的を含む、マイクロアレイ上のスポット支持体に接触させたときに、試料中の標的分子は、スポットのプローブ分子とハイブリダイズさせる。
In a fluorescent assay, the microarray support is illuminated by an exciting light source and the position and the intensity of the emitted fluorescent light is detected.
蛍光アッセイでは、マイクロアレイは、支持体励起光源位置と放射される蛍光が検出される強度で照射される。
The color of the used fluorophore serves as a marker indicating that a reaction has occurred between target molecules of the sample and probe molecules of the spots.
使用される蛍光体の色は、反応は、サンプルの標的分子とスポットのプローブ分子との間に発生したことを示すマーカーとして機能する。
The optical means for illuminating the support and detecting the light emitted from the support may include a microarray scanner or a microarray imager.
支持体に照射し、支持体から発せられた光を検出するための光学手段は、マイクロアレイスキャナまたはマイクロアレイ撮像装置を含むことができる。
A scanner comprises a narrowband exciting light source, e.g. a laser, and e.g. a PMT (photomultiplier tube) for detecting emitted light.
スキャナは狭帯域励起光源を備え、レーザ、例えば、放出された光を検出するPMT(光電子増倍管)など。
An imager comprises a wideband exciting light source, e.g. a xenon lamp, wavelength filters to provide monochromatic light, and a detector for the emitted light, e.g. a CCD (Charged-Coupled Device).
イメージャは、広帯域の励起光源、キセノンランプ、例えば、単色光を提供するために、波長フィルタ、光出射用の検出器、例えば、CCDを(電荷結合素子)を含む。
In microarray technology, there are several benefits by employing polymeric slides for manufacturing of a microarray support instead of glass slides.
マイクロアレイ技術は、代わりにスライドガラスのマイクロアレイ支援の製造のために、ポリマーのスライドを採用することにより、いくつかの利点があります。
One of the benefits is that polymeric slides can have a higher density of surface silanol groups than glass slides, which enhances the number of reactive groups participating in the binding process of the probe to the slide, resulting in a higher surface coverage of binding sites.
利点の一つは、ポリマースライド結合部位の高い表面被覆率で、その結果、スライドへのプローブの結合過程に関与する反応性基の数を高めるガラススライド表面よりも高いシラノール基の密度を有することができることである。
Additionally, polymers exhibit a wider spectrum of properties and are easier to modify, thereby achieving a higher binding capacity.
さらに、ポリマーは、それによって、より高い結合容量を実現、特性の広いスペクトルを示し、修正が容易です。
Also, the non-specific binding on polymer slides is normally lower than on glass slides.
また、ポリマースライド上の非特異的結合は、スライドガラス上に、通常よりも低い。
Furthermore, a higher degree of immobilization is possible on polymer slides, even without UV-crosslinking or blocking, requiring no prehybridization.
さらに、固定化度が高くはプレハイブリダイゼーションを必要としない、でも、UV架橋またはブロックすることなく、ポリマースライド上可能です。
However, a drawback with the use of polymer slides is that a higher background signal occurs from autofluorescence in comparison with glass slides.
しかしながら、ポリマースライドの使用の欠点は、高いバックグラウンド信号がスライドガラスと比較して自家蛍光から生じることがある。
Prior art in the field of microarray supports is disclosed in WO 01/94032, describing enlargement of the surface of a support by providing pyramidical or conical indentations therein, achieving an increased surface available for the probe.
マイクロアレイ担体の分野における従来技術は、プローブのために利用可能な増加を達成する表面、内部にpyramidicalまたは円錐形の窪みを設けることによって支持体の表面の拡大を記述する、WO 01/94032に開示されている。
Consequently, an increased number of binding sites may be provided, thereby increasing the signal-to-noise ratio.
これにより、結合部位の数が増加することにより、信号対雑音比を増加させる、提供することができる。
By surface enlarging patterns, an increase of the available surface area by a factor 2 or 3 is easily obtained, in comparison with planar supports.
表面拡大パターンによって、2倍または3により利用可能な表面積の増大を容易に平面状の支持体と比較して、得られる。
US 2002/0028451 describes a detection apparatus comprising a polymeric support substrate provided with microstructured grooves, onto which a liquid crystal material is applied.
米国2002/0028451は、液晶材料を塗布する微細構造溝が設けポリマー支持基材を含む検出装置が記載されている。
The size of the grooves is selected to cause the liquid crystal material to adopt a uniform orientation, such that the adherence of particles will be optically detectable by causing a disruption of the uniform orientation.
溝の大きさは、液晶材料は、粒子の付着が均一な配向の乱れを引き起こすことによって光学的に検出可能になるように、均一な配向を採用させるように選択される。
Further prior art relating to polymeric support provided with high-precision microfeatures is disclosed e.g. in EP 0714742.
高精度microfeaturesを備えたポリマー支持体に関するさらなる従来技術は、欧州特許第0714742において、例えば開示されている。
However, since there is a need for further improvement of microarray-based optical assays, an object of this invention is to provide an improved polymeric microarray support, achieving a further improved performance of optical assays compared to prior art, e.g. regarding the signal-to-noise ratio.
しかし、マイクロアレイベースの光アッセイのさらなる改善が必要であるので、本発明の目的は、例えば、信号にに関しては、従来技術に比べて光のアッセイのさらなる改良された性能を達成し、改良されたポリマーマイクロアレイのサポートを提供することである雑音比。
DESCRIPTION OF THE INVENTION
発明の説明
The above object is achieved by the polymeric microarray support for an optical assay arrangement, as well as by the optical assay arrangement comprising the polymeric microarray support and by the method of forming microfeatures on a polymeric microarray support for an optical assay arrangement, according to the attached claims, which are hereby incorporated in their entirety.
上記目的は、に従って、ならびにポリマーマイクロアレイ支持体を含む光学測定装置によっておよび光学測定配置のためのポリマーマイクロアレイ支持体上にmicrofeaturesを形成する方法によって、光学測定配置のためにポリマーマイクロアレイ支持体によって達成されるその全体が本明細書に組み込まれる添付の特許請求の範囲、。
The polymeric microarray support for an optical assay arrangement comprises optical means having a depth of focus for detecting light emitted from the support.
光学測定配置のためのマイクロアレイポリマー支持体は、支持体から放出された光を検出するための焦点深度を有する光学手段を備える。
The thickness of said support varies over the surface area by a thickness variation value, and the support is provided with selected microfeatures comprising a surface enlarging pattern.
支持体の厚さは、厚み変動値によって表面積にわたって変化し、支持体は、表面拡大パターンを含む選択されたmicrofeaturesが設けられている。
The surface enlarging pattern comprises grooves arranged to have a selected depth adapted to said depth of focus of the optical means and to said thickness variation value of the support.
表面パターンは、拡大光学手段の焦点深度と前記支持体の厚さの変動値が前記するように適合され選択された深さを有するように配置された溝を備える。
By adapting the depth of the grooves such that the sum of said depth and of said thickness variation value substantially corresponds to said depth of focus of the optical means, an improved performance of the optical assay can be achieved, e.g. an increased signal-to-noise ratio.
このような深さを前記のとの合計厚さの変動値は、実質的に光学手段の焦点深度前記に対応する前記その溝の深さを適合させることによって、光学アッセイの改善された性能を達成することができる、増大し、例えば、信号対雑音比。
The increase of the signal-to-noise ratio is accomplished both by the increase of the signal due to the enlargement of the support surface area caused by the grooves, resulting in more binding sites, and by the reduced noise/background signal due to the reduced volume of material within the depth of focus.
信号対雑音比の増加は、両方の複数の結合部位で、その結果、溝によって引き起こさ支持表面積の増大による信号の増加によって、そしてに起因するノイズの低減/バックグラウンド信号によって達成される焦点深度内の物質の体積を減少させた。
The grooves may have a selected tilt angle ([alpha]) relative the support surface adapted to the refractive index of the support material, such that the selected tilt angle ([alpha]) provides a desired reflectivity of the support surface, both in terms of intensity and of angular properties.
溝は、選択された傾斜角を有することができる([α])支持面は両面で、選択された傾斜角([α])支持体表面の所望の反射率を提供するように、支持体材料の屈折率に適合した相対強度と角度特性の。
The grooves may have straight or rounded edges, and may be provided in more than one direction on the support surface.
溝は、直鎖または丸みを帯びた縁部を有していてもよく、支持体表面上に複数の方向に設けられてもよい。
The distance between the individual grooves may be constant or vary over the surface area of the support.
個々の溝の間の距離が一定であるか、または支持体の表面積をにわたって変化し得る。
The microfeatures of the support may further comprise an additional layer selected to provide a desired transparency or reflectivity of the support.
支持体のmicrofeaturesは、更に支持体の所望の透明性又は反射性を提供するように選択される追加の層を含んでいてもよい。
The additional layer may be of a metallic, a semiconducting or a dielectric material, and may be located on top of the substrate or in the bottom of the substrate.
追加層は、金属であってもよいし、半導体または誘電体材料、及び基板の上または基板の底面に配置されてもよい。
The microfeatures of the support may further comprise a dielectric mirror, located on top of the substrate or in the bottom of the substrate.
支持体のmicrofeaturesは、基板の上または基板の底に位置する誘電体ミラーを含むことができる。
The microfeatures of the support may further comprise a diffractive grating superimposed on at least part of the surface enlarging pattern of the support.
支持体のmicrofeaturesはさらに、支持体の表面の拡大パターンの少なくとも一部に重畳された回折格子を備えることができる。
The microfeatures of the support may further comprise light absorbing pigments.
支持体のmicrofeaturesは、更に光吸収顔料を含んでもよい。
The support may comprise grooves forming pillars, e.g. cylindrically shaped, which may be provided with an additional layer having a larger refractive index than the support material to achieve an optical waveguide.
支持体は、光導波路を達成するために、支持材よりも大きな屈折率を有する追加の層を設けてもよい、例えば円筒状の溝を形成するピラーを含むことができる。
Particles, e.g. solid or porous, may be provided between the pillars, which further increases the signal-to-noise ratio.
例えば、固体又は多孔性粒子は、更に信号対雑音比を増加させるピラーとの間に設けてもよい。
In the method of forming microfeatures comprising grooves in a polymeric microarray support of an optical assay arrangement comprising optical means having a depth of focus for detecting light emitted from said support, the thickness of said support varies over the surface area of the support by a thickness variation value.
から出射された光を検出するための焦点深度を有する光学手段を含む光測定装置のポリマーマイクロアレイを支持する溝を含むmicrofeaturesを形成する方法では、支持体によると、前記支持体の厚さは、厚さによって支持体の表面領域にわたって変化する変動値。
The depth of said grooves is adapted to said depth of focus and to said thickness variation value by the depth being selected such that the sum of said depth and of said thickness variation value substantially corresponds to said depth of focus, thereby causing an improved performance.
の深さは溝が焦点深度前記認定および深さによる厚さの変動値は、深さを前記のとの合計厚さの変動値は、実質的にそれによってパフォーマンスを向上させる、焦点深度前記に対応する前記なるように選択されるように適合される。
The tilt angle ([alpha]) of the grooves, in relation to the support surface, may be adapted to the refracting index of the support material to provide a desired reflectivity of the support surface.
溝の傾斜角度([α])、支持面に関連して、支持体表面の所望の反射率を提供するために、支持材の屈折指数に適合させることができる。
An additional advantage with these surface enlarging grooves is the ability to maintain a capillary flow of fluids.
これらの表面拡大溝さらなる利点は、流体の毛細管流動性を維持する能力である。
Other features and further advantages of the invention will be apparent from the following description and the non-limiting example, as well as from the attached claims.
本発明の他の特徴およびさらなる利点は、以下の説明および非限定的な例だけでなく、添付の特許請求の範囲からより明らかになるであろう。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
図面の簡単な説明
The present invention will now be described in more detail and with reference to the example and to the drawings, of which:
本発明は、ここそのうち、実施例および図面をより詳細に参照して説明する。
FIG. 1 illustrates a slide forming a microarray support comprising V-shaped grooves with a selected depth and tilt angle relative the support surface,
図。図1は、選択された深さ及び傾斜角に対する支持面をV字溝を含むマイクロアレイ支持体を形成するスライドを示す
FIG. 2 illustrates a scanning optical assay arrangement comprising a microarray support, and
図。図2は、マイクロアレイ支持体を含む走査光学測定配置を示し、
FIG. 3 illustrates a comparison between background fluorescence from flat slides and slides provided with grooves shaped as pyramids.
図。図3は、ピラミッドのような形の溝に付属のフラットスライドとスライドからバックグラウンド蛍光との比較を示しています。
DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
実施するための最良の形態
The terms and expressions used in the description and in the claims are meant to have the meaning normally used by a person skilled in the art.
明細書および請求の範囲において用いられる用語および表現は、通常、当業者によって使用される意味を有することを意味する。
According to this invention, an improved performance of polymeric microarray supports in optical assays is achieved by incorporating selected microfeatures in the polymeric microarray support, the microfeatures comprising grooves arranged to have a selected depth.
本発明によれば、ポリマーマイクロアレイの改善された性能は、光学アッセイにおいてサポートし、ポリマーマイクロアレイ支持体に選択microfeaturesを組み込むことによって達成され、溝を含むmicrofeaturesは、選択された深さを有するように配置されている。
The concept of the invention is to improve the performance, e.g. to increase the signal-to-noise ratio, of a microarray support in an optical assay arrangement comprising optical means, by controlling the changes in amplitude (i.e. intensity) and/or in frequency (wavelength) of absorbed, reflected or transmitted light.
本発明の概念は、振幅の変化(すなわち、強度)および/または制御することにより、周波数、光学手段を含む光測定配置のマイクロアレイ支持体の信号対雑音比を高めるために、例えば性能を、改善することである(波長)、吸収反射光または透過光である。
This is accomplished by providing the microarray support with microfeatures comprising grooves having a depth adapted to the depth of focus of the optical means of the assay arrangement, as well as to the variation of the thickness of the support, such that the sum of the selected depth of the grooves and of the thickness variations of the support substantially corresponds to the depth of focus of the optical means.
これは、分析装置の光学手段の焦点深度に適合深さを有する溝を含むmicrofeaturesとマイクロアレイ支持体を提供することによって達成されるだけでなく、そのような支持体の厚さのばらつきにその選択の和溝と支持体の厚さ変化の深さは、実質的に光学手段の焦点深度に対応する。
Preferably, the sum of the selected depth of the grooves and of the thickness variations of the support will be equal to the depth of focus of the optical means.
好ましくは、溝の深さの選択および支持体の厚さ変化の合計は、光学手段の焦点の深さに等しくなる。
However, the depth of focus may actually be slightly larger or smaller than said sum, depending on the quality of the support slide.
しかし、焦点深度は、実際に支持スライドの品質に応じて、前記和がよりわずかに大きくても小さくてもよい。
The present invention may be applied e.g. in fluorescent or phosphorescent binding assays, and the selected microfeatures of the polymeric microarray support have the ability to influence the performance of the assay in several ways.
本発明は、蛍光性または燐光性結合アッセイにおいて、例えば適用され、高分子マイクロアレイ支持体の選択されたmicrofeaturesいくつかの方法でアッセイの性能に影響を与える能力を有してもよい。
The microarray support comprises a substrate provided with a chemically modified surface coating, and the substrate is manufactured from a polymeric slide.
マイクロアレイ支持体は化学的に修飾された表面コーティングを備えた基板を含み、基板は、ポリマースライドから製造される。
The thickness of the support varies over the surface area of the support, and the variation of the thickness is typically less than 15-20 micrometers, depending on the quality of the slide, resulting from the manufacturing method.
支持体の厚さは、支持体の表面積にわたって変化し、厚さのばらつきは、製造方法に起因し、スライドの品質に応じて、典型的には15〜20マイクロメートル未満である。
The microfeatures according to the invention increase the exciting capacity, compared to planar supports, due to an increase of the number of photons in the surface coating where the fluorescent or phosphorescent labels are located.
発明が原因で蛍光または燐光ラベルが配置されている表面コーティングにおける光子数の増加に平面支持体に比べて刺激的な能力を、増加によるmicrofeatures。
When the labels are fluorescent, the emitting capacity of the support is increased due to an increase of the number of photons emitted from the fluorescent dye reaching the optical detection system, and a reduction of the noise is achieved by avoiding unwanted background fluorescence by reducing the number of photons reaching in and/or out of the substrate of the support.
標識が蛍光である場合、支持体の発光能力は、光学検出系に到達する蛍光色素から発せられた光子数の増加により増加し、ノイズの低減を低減することにより、不要なバックグラウンド蛍光を回避することによって達成される支援の基板および/または外に到達光子数。
Thus, the present invention serves to increase the signal-to-noise ratio of optical assays by utilizing selected microfeatures comprising a surface enlarging pattern provided in the polymeric microarray support, the microfeatures selected and adapted to achieve a desired effect of the optical properties of the assay arrangement, of which the optical properties may be described in terms of geometrical optics and/or physical optics.
従って、本発明は、microfeaturesが選択され、光学特性の所望の効果を達成するように適合ポリマーマイクロアレイ支持体に設けられた表面の拡大パターンを含む選択されたmicrofeaturesを利用して光アッセイの信号対雑音比を高めるのに役立つ光学特性は幾何光学および/または物理光学の観点から説明することができるアッセイの装置。
Geometrical optics treats light propagation as a ray phenomenon, while physical optics, on the other hand, utilizes the wave nature of the electromagnetic waves.
物理的な光学系は、他の一方で、電磁波の波動性を利用しながら、幾何光学では、光線現象としての光の伝播を扱います。
In geometrical optics the light paths are along rays, whereas, in physical optics, the phenomena of diffraction and interference are present.
物理的な光学系では、回折および干渉の現象が存在し、一方、幾何光学では、光経路は、線に沿っている。
In geometrical optics, the wavelength of the light is substantially smaller than the size of surface microfeatures, while in physical optics the wavelength of the light corresponds to the size of the surface microfeatures.
物理的な光学系の光の波長は、表面microfeaturesの大きさに対応している幾何光学では、光の波長は、表面microfeaturesの大きさよりも実質的に小さい。
In the present invention, the optical means preferably comprises a microarray scanner, which may include confocal optics only collecting emitted light in the depth of focus of the objective lens, e.g. by blocking unwanted light by a pinhole and thereby reducing the detected noise.
本発明においては、光学的手段は、好ましくは共焦点光学系を含むことができるマイクロアレイスキャナを含む唯一のピンホールによって、不要な光を遮断し、それによって検出されたノイズを低減することにより、例えば、対物レンズの焦点深度で放出された光を集める。
FIG. 2 intends to illustrate one embodiment of a scanning fluorescent assay arrangement 2, comprising a microarray support 1 and optical means 3, 4, 6.
図。図2は、マイクロアレイ支持体1と光学手段3、図4、図6を含む、走査蛍光分析装置2の一実施形態を例示しようとする。
The optical means comprises a laser 3 for directing exciting light onto the microarray support, a PMT (Photo Multiplying Tube) 4 for detecting light emitted from the binding sites of the microarray support, and a pinhole 6 for reducing noise.
光学手段は、マイクロアレイ支持体に励起光を向けるためのレーザ3を備え、ノイズを低減するためのマイクロアレイ支持体の結合部位から出射された光を検出するPMT(フォトチューブ乗算)4と、ピンホール6。
FIG. 3 illustrates graphically a comparison between the noise contributing background fluorescence as measured in a scanner (cf.
図。スキャナ(参照で測定した3をグラフィカルノイズ寄与バックグラウンド蛍光との比較を示しています
FIG. 2) from flat slides and from slides provided with pyramidically shaped grooves.
図。 2)フラットスライドから、スライドからpyramidically状の溝を備えている。
The comparison is performed at two different excitation wavelengths, 543 nm (Cy3) and 633 nm (Cy5) and with polystyrene (PS) as support materials, and the illustrated emission is an average value on the slide.
比較は、2つの異なる励起波長543 nmの(Cy3標識)及び633nmで(Cy5で)で、かつ支持体材料として、ポリスチレン(PS)で行われ、図示された放出は、スライド上の平均値である。されている
Cy3 is excited at 543 nm and the emission is measured at 570 nm, and Cy5 is excited at 633 nm and the emission is measured at 670 nm.
Cy3には543 nmで励起され、発光は570 nmで測定され、およびCy5は633 nmで励起され、発光が670 nmで測定される。
A flat slide is denoted Flat, and a surface covered by pyramids is denoted Pyramid, and a significant reduction of the background fluorescence is achieved with pyramids as compared to flat slides.
フラットスライドフラット付し、ピラミッドによって覆われた表面は、ピラミッドで示されており、フラットスライドに比べてバックグラウンド蛍光の有意な減少がピラミッドによって達成される。
The microfeatures of the invented microarray support comprise grooves having a selected depth in relation to the depth of focus of the optical means and to the variation in the thickness of the support.
発明マイクロアレイ支持体のmicrofeaturesは、光学手段の焦点深度および支持体の厚さのばらつきとの関係で選択された深さを有する溝を備える。
The grooves may have straight or rounded edges, and may e.g. be V-shaped, sinusoidal-, triangular-, trapezoidal- or binary-shaped, or shaped as pillars.
溝は、直鎖または丸みを帯びた縁部を有していてもよく、例えば、V字状、正弦波、三角波、台形またはバイナリ状、又は柱として形状であり得る。
The grooves may also be structures in more than one direction on the support.
溝はまた、支持体上に複数の方向に構造であってもよい。
For example, pyramidical grooves can be formed by two adjacent, V-shaped grooves, structured with a 90[deg.] angle between the direction of said grooves.
例えば、pyramidical溝90で構成隣接するV字状の溝により形成することができるの[度]の方向との間の角度は、溝述べた。
The distance between the individual grooves may be constant or varied over the surface area of the support.
個々の溝の間の距離は、支持体の表面積にわたって一定で様々であってよい。
The size of the grooves are substantially larger than the wavelength of the exciting light, and a groove may typically have a depth between 5 and 10 micrometer, or even up to 20 micrometer, and may have a tilt angle of e.g. 55[deg.], depending on the optical means and of the desired geometrical optical properties of the support.
溝の大きさは、励起光の波長よりも実質的に大きく、マイクロメータ20まで5〜10マイクロメートル、あるいは溝は、典型的には深さを有していてもよく、例えば、55の傾斜角度を有していてもよい゜た。] 、光学的手段で、サポートの必要な幾何光学特性の依存。
FIG. 1 illustrates a side view of one embodiment of the invented microarray support 1 with a thickness 7, that varies over the surface area of support with a thickness variation value (not indicated in the figure) that is equal to the difference between the largest thickness and the smallest thickness of the support, and depends of the quality of the slide.
図。図1は、最大の厚さとの差に等しい厚さの変動値(図では示されていない)を有する支持体の表面領域にわたって変化する厚さ07を有する発明マイクロアレイ支持体1の一実施形態の側面図である最小支持体の厚さ、そして、スライドの質によって異なります。
The microarray support is provided with microfeatures comprising a surface enlarging pattern 5, the pattern comprising V-grooves, having a selected depth 8, and tilt angle, [alpha], relative the surface of the support.
マイクロアレイは、支持体表面の拡大パターン5を含むmicrofeaturesが設けられており、選択された深さ8、及び傾斜角を有する、V字溝パターンを含む、[α]、支持体の相対的な表面。
The support may have an area of e.g. 25 mm*75 mm, and the limited flatness of the slide causes certain variations in the thickness 7 over the area of the support, said variations typically being less than 15-20 micrometers, depending on the manufacturing method.
支持体は、例えば25ミリメートル×75ミリメートル面積を有し、スライドの限られた平坦性支持体の厚さ以上の領域7である変形を引き起こし、製造に応じて、変動は、典型的には15〜20マイクロメートル未満である前記方法。
The microarray support may be manufactured by various methods, and preferably by polymer replication formed from a master structure e.g. by injection molding, casting or embossing.
マイクロアレイは、支持体鋳造またはエンボス加工、射出成形によりマスタ構造物から、例えば種々の方法により製造され、好ましくはポリマーの複製によって形成することができる。
The master structure of the groove is typically made in silicon or glass, e.g. by wet or dry chemical etching, by photoresist lithography or by mechanical ruling (e.g. grinding or turning).
溝のマスター構造は、一般的にフォトレジストリソグラフィによりまたは機械的判決(例えば研削または回す)によって、湿式又は乾式化学エッチングによって例えば、シリコンやガラスで作られています。
According to a first embodiment of the invention, the microfeatures of the support comprise a surface enlarging pattern, e.g.
本発明の第一実施形態によれば、支持体のmicrofeaturesは、表面拡大パターンなどを含むこと
V-grooves, the depth of the grooves being adapted to the depth of focus of the optical means of the assay arrangement, such that the sum of the selected depth of the grooves and of the variation in the thickness of the support substantially corresponds to the depth of focus.
V字溝、このようなアッセイ装置の光学手段の焦点深度に適合されている溝の深さは、溝の深さの選択および支持体の厚さのばらつきの和が実質的に対応すること焦点深度。
In an exemplary embodiment, the grooves are pyramidically-shaped, the grooves master structure being anisotropically etched in (100) silicon, resulting in a tilt angle of 55[deg.].
例示的な実施形態では、溝はpyramidically状で、溝のマスタ構造物は、異方55の傾斜角で、その結果、(100)シリコンにエッチングされる[度]。
If the depth of focus of the optical means is 20-30 micrometers and the quality of the support slide limits the variations in the support thickness to 10-15 micrometer, the depth of the grooves, may be selected to e.g. 5-10 micrometer.
光学手段の焦点深度が20〜30マイクロメートルであり、支持スライドの質は10-15ミクロンに支持厚のばらつきを制限する場合、溝の深さは、5〜10マイクロメートル、例えばように選択することができる。
Thereby, the sum of the depth of the grooves and of the thickness variation over the area of the support slide will be 15-25 micrometer.
これにより、溝の深さと支持スライドの領域にわたる厚さの変化の合計が15〜25マイクロメートルであろう。
Consequently, the sum will be well within said depth of focus and also substantially corresponding to the depth of focus.
焦点深度と焦点深度にも実質的に対応するが言った中で、その結果、合計がよくなります。
The depth of the grooves may alternatively be selected to be e.g. 10-15 micrometers, resulting in that the sum of the depth of the grooves and of the thickness variation value is 20-30 micrometers, i.e. also substantially corresponding to said depth of focus.
溝の深さは、代替的に、溝の深さと厚さの変動値の和が焦点深度前記目的即ちも実質的に対応する20〜30マイクロメートルであることをもたらす、例えば10〜15マイクロメートルであるように選択することができる。
As a result, the signal is increased by the enlargement of the support surface area caused by the grooves, resulting in more binding sites and, consequently, in a higher fluorescent signal.
結果として、信号が高い蛍光シグナルで、その結果、より多くの結合部位で、その結果、溝によって引き起こさ支持表面積の拡大によって増加される。
At the same time, the noise/background signal is lowered due to the fact that the volume of autofluorescent material is reduced within the depth of focus.
同時に、ノイズ/バックグラウンド信号は、自家蛍光物質の体積が焦点深度内に低減されるという事実のために低下する。
The grooved structure also results in an increased hydrophobic behavior, since the wetting angle is higher for a structured polymer as compared to a planar polymer, facilitating the printing of high-density microarrays of spots on the support.
疎水性の増加挙動の溝の構造は、その結果、濡れ角は、支持体上のスポットの高密度マイクロアレイの印刷を容易に面状ポリマーと比較して、構造化されたポリマーより高いからである。
Depending on the dimensions of the grooves, they may also be capable of maintaining a capillary flow of fluids.
溝の寸法に応じて、彼らはまた、流体の毛細管流動性を維持することが可能であり得る。
The tilt angle of the grooves in a support will influence the entrance angle of light incident on the support and change the surface reflection of the support, due to Brewster behavior.
支持体の溝の傾斜角度は、支持体上に入射する光の入射角に影響を及ぼし、ブリュースター動作により、支持体の表面反射が変化する。
The surface reflection can, therefore, be controlled by selecting an appropriate tilt angle of the groove, considering the refractive index of the support material.
表面反射は、従って、支持材料の屈折率を考慮して、適切な溝の傾斜角度を選択することによって制御することができる。
For example, approximately 4% of circularly polarized light incident on a flat polymer surface is reflected if the polymer has a refractive index of 1.5, and approximately 17% is reflected if the entrance angle of the incident light is 70 degrees, i.e. the reflectivity is increased by a factor 4.
例えば、ポリマーは、1.5の屈折率を有する場合、平坦なポリマー表面上の円偏光入射の約4%が反射され、入射光の入射角が70度であれば約17%が反射され、反射率がある、すなわち4倍増加した。
The increased surface reflectivity will, in combination with the grooves, also facilitate the incident light to be reflected at least two times on the surface, and, consequently, to excite fluorophores on two distinct locations.
増加した表面反射率は、溝と組み合わせて、また、2つの異なる位置にフルオロフォアを励起し、その結果、表面上の少なくとも2回反射する入射光を容易にします。
By selecting a proper tilt angle of the grooves, considering the optical constants of both the substrate and of the surface coating material, the direction of the light specularly reflected from the surface can be changed to ensure that the optical path of the emitted light does not follow the optical path of the excitation light.
両方の基板と表面コーティング材料の光学定数を考慮した適切な溝の傾斜角を選択することにより、光の方向が正の表面から反射された出射光の光路がないことを保証するために変更することができる励起光の光路をたどる。
This is advantageous since the excitation energy is substantially larger than the emission energy and the detectors of the microarray scanner, therefore, may be saturated in case the optical paths coincide.
励起エネルギーが発光エネルギーとマイクロアレイスキャナの検出器よりも実質的に大きいので、これは有利であり、従って、光路が一致した場合に飽和されていてもよい。
According to a second embodiment of the invention, the performance of the support is further increased by providing a reflecting layer made of a metallic, semiconducting, or a dielectric material.
本発明の第2実施形態によれば、支持体の性能は、さらに、金属からなる反射層を設ける半導体、又は誘電材料によって増加される。
For visible light, a layer of silver, platinum, palladium or gold is beneficial.
可視光に対して、銀、白金、パラジウムまたは金の層が有益である。
The thickness of the layer is preferably adapted to the desired transparency of the support, and the layer may be located on the top surface of the support substrate or in the bottom of the support.
層の厚さは、好ましくは支持体の所望の透明性に適合され、そして層を支持基板の上面又は支持体の底部に配置することができる。
For example, a 20 nm thick gold film transmits approximately 50% of the red light.
例えば、厚さ20nmの金膜は、赤色光の約50%を送信する。
One advantage with an additional, metallic layer is that surface chemistry is easier to adopt on a metallic layer than on a polymeric surface.
追加の金属層を有する一つの利点は、表面の化学的性質は、ポリマー表面上に金属層より上に採用することが容易であることである。
A further advantage is the possibility to use semi-transmitting properties of the layer, i.e. by using the specific wavelength regions of absorption found in metals, semiconductors and dielectrics to make the layer transmit certain wavelengths and reflect other wavelengths.
さらなる利点は、層が特定の波長を透過し、他の波長を反射するために、金属、半導体および誘電体に見られる吸収の特定波長領域を用いて膜の半透過性、すなわち、を使用する可能性である。
According to a third embodiment of the invention, the support comprises grooves forming micro-pillars, i.e. cylindrical pillars.
本発明の第3の実施形態によれば、支持体は、マイクロピラーを形成する溝を備え、円筒形柱、即ち。
According to one exemplary embodiment, the pillars are provided with an additional layer having a larger index of refraction than the support material, thereby achieving an optical waveguide.
例示的な一実施形態によれば、ピラーことにより、光導波路を実現し、支持材料よりも屈折率の大きい屈折率を有する追加の層が設けられている。
According to a further exemplary embodiment, particles of suitable size, i.e. typically in the range between 0.1 and 50 micrometers, are located between the micropillars, which improves the signal-to-noise ratio.
さらなる例示的な実施形態によれば、適切なサイズの粒子は、0.1〜50マイクロメートルの範囲で、典型的に、すなわち信号対ノイズ比を改善するマイクロピラーとの間に配置されている。
According to a fourth embodiment of the invention, the support is provided with a dielectric mirror, comprising an interference layer structure consisting of several layers.
本発明の第4の実施形態によれば、支持体は、複数の層からなる干渉層構造を備える、誘電体ミラーを備えている。
The layers may be one quarter of a wavelength thick, comprising alternating oxides, e.g. silicondioxide or titaniumdioxide, with comparatively low and high refractive index, respectively.
層はそれぞれ、比較的低及び​​高屈折率、交互酸化物、例えば二酸化ケイ素又は二酸化チタンを含む、波長の厚さの四分の一であってもよい。
The dielectric mirror may be located on the top surface of the support substrate or in the bottom of the support.
誘電体ミラーは、支持基板の上面上又は支持体の底部に配置することができる。
By the interference layer structure, the reflectance in certain wavelengths intervals can be controlled, accomplishing wavelength filtering.
干渉層構造により、特定の波長間隔で反射率は、波長フィルタリングを達成する、制御することができる。
By an increased surface reflectance, the noise due to background fluorescence is reduced, since less light is transmitted into the substrate of the support and exciting autofluorescence therein.
少ない光を内部支持体と励磁自家蛍光の基板に伝達されるため、表面反射率が増加することにより、バックグラウンド蛍光によるノイズが低減される。
According to a fifth embodiment of the invention, the support is provided with a diffractive grating superimposed onto the grooves.
本発明の第5の実施形態によれば、支持体上に重ね合わせ、溝回折格子が設けられている。
The height of the diffractive grating grooves and the distance between the individual grooves of the grating structure is of the same size as the wavelength of the probing light, i.e. in the range of several hundreds nanometers.
回折格子溝と格子構造の各溝の間の距離の高さは、数百ナノメートルの範囲でプロービング光、すなわち、波長と同じ大きさである。
By the diffractive grating, a further increased surface area enlargement is achieved, as well as a possibility to reflect/transmit selected wavelengths into certain directions.
回折格子によって、さらに増加し​​た表面積の拡大が特定の方向に選択された波長を反射/送信する可能性だけでなく、達成される。
The diffractive grating may also comprise an anti-reflective structure adapted to reduce the surface reflectance of the incident, exciting light, or a reflective-enhancing structure adapted to increase the surface reflectance.
回折格子は、表面に入射の反射率、励起光、または表面反射率を高めるために適合された反射増強構造を軽減するように構成された反射防止構造を備えてもよい。
The diffractive grating can be produced e.g. by e-beam lithography, and the grating groove structure may e.g. be sinusoidal, triangular, trapezoidal or binary.
回折格子は、電子ビームリソグラフィによって、例えば製造することができると格子溝構造は、例えば、正弦波、三角形、台形またはバイナリであってもよい。
The grooves of the grating may have straight or rounded edges, and the distance between the individual grooves of the grating may be constant or varied over the grating.
格子の溝は、直鎖または丸みを帯びた縁部を有し、格子の各溝の間の距離が格子上で一​​定の又は変化させることができる。
According to a sixth embodiment of the invention, the substrate absorption of the support is adapted to the exciting and/or emitting wavelengths of the exciting light source in order to make the material "optically dead".
本発明の第6の実施形態によれば、支持基板の吸収材料は、 "光学的に死んだ"にするために、励起光源の励起および/または発光波長に適合される。
One way of achieving this is to color the polymer with small light absorbing pigments such that the substrate is absolutely black, i.e. highly absorbing, for the wavelength of interest.
これを達成する1つの方法は、基板は、すなわち非常に関心のある波長、吸収性、確実に黒であるような小さな光吸収性顔料とポリマーを着色することである。
Another way to achieve this is by a solvent dye.
これを達成する別の方法は、溶媒染料によるものである。
Also, by mixing particles, e.g. made of quarts, in the polymeric support material, the fluorescent behavior of the support can be reduced.
また、例えば、ポリマー支持材料において、石英からなる混合粒子により、支持体の蛍光挙動を低減することができる。
According to a seventh embodiment of the invention, the support is formed to either transmit or absorb to the wavelength of exciting light and to absorb the wavelength of the used fluorophores.
本発明の第7の実施形態によれば、支持体は、送信または励起光の波長に吸収し、使用される蛍光体の波長を吸収するように形成されている。
Thereby, the autofluorescence will be prevented to be emitted from the support and to add to the noise.
これにより、自家蛍光を支持体から放出されるとノイズに追加することを防止することができる。
The invention is not restricted to the described embodiments in the figures, but may be varied freely within the scope of the claims.
本発明は、図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で自由に変更することができる。